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下一代 Wi-Fi 6 标准正式启用?到底有哪些特别之处?

时间:2019-10-16 作者:甜草莓 阅读:
就在上个月,Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi 6认证计划,这意味Wi-Fi 6技术标准即将进入我们的工作生活。和上一代的Wi-Fi 技术标准相比,Wi-Fi 6到底有什么特别?

在无线通信领域,5G和Wi-Fi属于两种广泛使用的技术,这两种技术也出现了同时融合和竞争的局面。

就在上个月,Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi 6认证计划,这意味Wi-Fi 6技术标准即将进入我们的工作生活。和上一代的Wi-Fi 技术标准相比,Wi-Fi 6到底有什么特别?

什么是Wi-Fi 6?

Wi-Fi 6,是Wi-Fi联盟给IEEE Std. P802.11ax起的别名。

众所周知,以前我们的Wi-Fi都是叫作802.11a/b/n/g/ac/ax之类的名字。这种命名方式实在容易让人混乱,无法轻易看出先后顺序。所以,从802.11ax开始,以数字的方式进行命名。

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目前负责Wi-Fi 6标准制定的,是IEEE标准协会的TGax工作组。当前版本是Draft 4.20(D1,D2 都曾经分别提交但是投票没通过,D3通过了小组投票,又回炉重造了一次)。

从目前来看,802.11ax标准并未正式完成提交,不过大概框架已经确立,正处于赞助商投票阶段。

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Wi-Fi 6标准制定时间表

预计TGax项目组2020年1月份提交正式版本给802.11小组验证通过。

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Wi-Fi联盟是一个非营利性行业组织,不过它拥有Wi-Fi的商标,主要负责Wi-Fi认证和授权,当然也会参与802.11系列标准制定。通过Wi-Fi 6产品验证的设备可以在设备上加上Wi-Fi 6认证标签,大概就长这样:

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请注意Wi-Fi 6商标和802.11ax标准的关系,实际上因为IEEE TGax工作组和Wi-Fi联盟的成员企业很大程度上是一致的,所以模糊点讲,Wi-Fi 6验证通过就等于支持了802.11ax也没错,毕竟如果802.11ax D4改了之后,Wi-Fi 6的验证产品也会随着更改。

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三星的Wi-Fi认证产品

Wi-Fi 6 有哪些改进?

其实对比近些年的通信标准(5G/Wi-Fi 6),可以感觉到未来几年通信行业的关注重点始终是物联网。这一代的新接入标准也主要在考虑密集终端、低功耗和大带宽接入。

具体的做法有这么几个:

  • OFDM→OFDMA

  • 支持目标唤醒时间(TWT)来降低功耗提高电池寿命

  • 使用1024-QAM提高吞吐量,最高支持8x8 MIMO

  • 支持空间复用和着色

嗯....弱弱的说一下,这些进步大部分都是LTE系统里已经有的(1024QAM在5G里有)。

下面我们来分别看看这些方面的改进:

1、OFDM→OFDMA

延续802.11ax所带来的MU-MIMO,同时把原本的OFDM变为OFDMA,这里增加的A意思是可以用以多址接入,把载波分配给不同的用户来提高系统用户连接容量。

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ax/ac/n对比

在以往的Wi-Fi协议中,比如802.11ac对多个无线接入用户采用空间分隔(MU-MIMO)或者时间分隔(轮流传输/EDCA)的方式支持,而OFDMA意味着增加了另外一种多用户资源分配方式--频分。

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OFDM和OFDMA多用户资源对比,图片来自cisco

这样原本Wi-Fi中的最小资源单元只是时间帧,现在变成了一种类似LTE中的时/频资源块,可以支持更加细粒度的无线资源分配,比如把不同的资源块分配给不同用户。

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图片来自https://zhuanlan.zhihu.com/p/24416610

2、目标唤醒时间 TWT

Wi-Fi 6延续了802.11ah中的TWT(Target Wake Time)功能,这是一种设备资源调度方式。

它允许设备和接入节点之间协商自己在进入休眠之后什么时候被唤醒,而不是从前的定时接入网络,支持Wi-Fi 6的接入点可以把客户端设备分组到不同的TWT周期,从而分组定时唤醒,这样也有助于减少信道争用设备的数量。

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TWT功能

3、1024QAM

OFDM波形通常采用QAM(正交幅度调制)作为调制方式,

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QAM示意图 图片来自cisco

顾名思义,1024-QAM可以让单个符号传递10bit (1024=2的10次方) 数据,这是提高无线系统速度非常有效的方式。也正因为1024-QAM,单个天线可以实现千兆级数据传输。

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同时WiFi 6可以支持8x8的MIMO,当然目前手机并不支持这么高的MIMO层数,因为天线放不下。

所以目前Wi-Fi 6的最高理论速度大约是:

2.4Gbps(4x4 MIMO@80MHz)

4.8Gbps(8x8 MIMO@80MHz)

4.8Gbps(4x4 MIMO@160MHz)

9.6Gbps(8x8 MIMO@160MHz)

上面的80/160MHz指的是单载波带宽。

从提高单载波带宽和调制阶数来看,Wi-Fi 6的速度毫无疑问是会提高的,即使手机不支持8x8 MIMO也会...

不过问题是,大家家里宽带有那么快吗.....

4、空间重用(Spatial Reuse)和染色

这也是LTE系统中已经采用很久的小区间干扰协调技术的变种。

往常Wi-Fi作为一种无线局域网,并不考虑太多不同接入节点之间的组网和同频干扰问题,如果需要部署这种网络的话可以寻找更专业的组网人员,但是随着Wi-Fi应用越来越广泛,中大范围场景覆盖(比如企业大楼)正在成为广泛的问题。(当然也有可能是因为大家房子越来越大了)

这种中大型场景中,很常见存在比如一个手机同时受到两个不同无线接入点信号,但是是同一个无线局域网络(同BSS/SSID)的情况。

针对这种情况,Wi-Fi 6 提供一种BSS染色机制,如果手机收到的信号来自同频段的相同无线局域网络(比如来自两个中继器),那么手机会及时识别干扰信号并调高识别门限,及时停止接收来避免干扰。

Wi-Fi 6 与 5G 的关系

其实主要区别是应用场景不同,正是因为应用场景不同,虽然5G和Wi-Fi 6中采用了很相似的无线通信技术,但是实际上用户的体验并不相同。现在的各种5G转Wi-Fi方案也正是因为目前的运营商网络并不能很好解决无线局域网中用户要求的私密性问题。SIM卡倒不是问题,因为现在物联网设备都在用eSIM卡,支持空中读写,不需要手换。

更详细的请参见这个回答:https://www.zhihu.com/question/307558418/answer/568526548

以防大家混淆,需要强调新闻描述中这一段,

另据国外媒体报道,在车联网和汽车之间的通信技术上,目前全世界出现了5G技术和Wi-Fi之间的竞争。大众集团、雷诺集团、丰田汽车、通用汽车、恩智浦等公司支持使用Wi-Fi技术,但是宝马、戴姆勒、福特、日产、标致雪铁龙、博世、德国电信、英特尔、高通和三星等公司则支持使用5G技术。

和运营商的C-V2X通信竞争的是802.11p, 是为车联网开发的用于专用短距通信(DSRC)协议,跟用以无线局域网的802.11 a/g/n/ac/ax系列不一样。车企们支持DSRC还是5G,这是一个利益问题,和技术应用场景没什么关系,也和Wi-Fi续命没什么关系。

只要存在无线局域网中的数据私密性传输要求,Wi-Fi就很难消失。


本文授权转载自知乎,原作者:甜草莓;原文链接:https://www.zhihu.com/question/346373079/answer/826685514

参考文献:1、Status of Project IEEE 802.11ax:http://grouper.ieee.org/groups/802/11/Reports/tgax_update.htm

2、正交幅度调制:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%AD%A3%E4%BA%A4%E5%B9%85%E5%BA%A6%E8%B0%83%E5%88%B6

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